SIFAT-SIFAT FISIK ABU TERBANG MERAPI.
Volume 11 Nomor 2, April 2012
ISSN 1411-660X
Jurnal Teknik Sipil adalah wadah informasi bidang Teknik Sipil berupa hasil penelitian, studi
kepustakaan maupun tulisan ilmiah terkait.
DAFTAR ISI
PENGARUH LETAK BEBAN TERHADAP GAYA PRATEGANG TIPE
SEGITIGA PADA MODEL JEMBATAN RANGKA BAJA
Sugeng P. Budio, M Idris Bakhtiar
85 - 94
STUDI KEKUATAN KOLOM PROFIL C DENGAN COR BETON PENGISI BAN
PERKUATAN TRANSVERSAL
Damar Budi Laksono, Haryanto Yoso Wigroho
95 - 102
DRIFT CONTROL DEEP BEAM-TO-DEEP COLUMN SPECIAL MOMENT
FRAMES DENGAN SAMBUTAN RBS
Junaedi Utomo
103 - 110
SIFAT-SIFAT FISIK ABU TERBANG MERAPI
Yohannes Lulie
111 - 116
KERANGKA PENGUKURAN KINERJA SISTEM PENYELENGGARAAN
JALAN TOL MELALUI KERJASAMA PEMERINTAH SWASTA DI INDONESIA
Susy F. Rostiyanti, dkk
117 - 127
INDIKATOR KEBERHASILAN PROYEK PEMBANGUNAN BANGUNAN
GEDUNG YANG DIPENGARUHI FAKTOR INTERNAL SITE MANAGER
Theresia Herni Setiawan, Tomi Ariadi
128 - 134
STUDI SISTEM PENCEGAHAN DAN PENANGGULANGAN KEBAKARAN
PADA PABRIK PEMBUATAN PESAWAT TERBANG
Mohamad Hafidz, Felix Hidayat, Zulkifli Bachtiar Sitompul
135 - 147
INDIKATOR TINGKAT LAYANAN DRAINASE PERKOTAAN
Sih Andayani, Bambang E. Yuwono, Soekrasno
148 - 157
Volume 11, No. 2, April 2012: 111-116
SIFAT-SIFAT FISIK ABU TERBANG MERAPI
Yohannes Lulie
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Jalan Babarsari No. 44 Bandung
email : yolulie@yahoo.co.id
Abstract: Eruption of Mount Merapi materials contain a variety of mechanical and physical
elements. Size fractions of materials are also different. One such fraction is fly ash material. The
Location of fly ash material was taken from Kentungan Hamlet, Condong Catur, Depok, Sleman,
DIY; is 21.4 kms from Mount Merapi. The results of this research in field conditions, the deposit
of fly ash has a water content of 21.320%, specific gravity 2.652. Wet unit weight of 1.663 gr/cm 3
and dry unit weight of 1.444 gr/cm3, including the uniform loose sand group. Fly ash grains are
retained on No.200 sieve are 38.7% sand fraction, fraction passing the No.200 sieve are 61.3% silt
fraction. Atterberg limits inform the liquid limit 24.74%, plastic limit 20.40%, shrinkage limit
28.69% and plasticity index 4.34% including the slightly plastic, shrinkage ratio SR 1.5 includes
good soil type. According to AASHTO classification system of highway subgrade materials that
fly ash materials in the group classification A-4 and silty soils. Based on the relationship chart
plasticity index and liquid limit of fly ash including inorganic silts of low compressibility. The
results of direct shear tests and unconfined compression test test fly ash inform the sort of
combination of silts and loose sand. Effective friction angle Ø 25.9°~35°. From the results of
compaction testing optimum moisture content OMC 21.46% and maximum dry density MDD
1.517 gr/cm3. An important thing, any further study of the utilization of fly ash associated with the
physical properties need to be investigated again because of the physical properties will change
depending on the distance distribution of the ash of Mount Merapi.
Keywords: fly ash properties, sand, silt.
Abstrak: Material letusan Gunung Merapi mengandung bermacam unsur mekanis maupun fisik.
Fraksi ukuran material yang dikeluarkan juga berbeda. Salah satu fraksinya seperti abu terbang.
Lokasi material abu terbang diambil dari Dusun Kentungan, Condong Catur, Depok, Sleman, DIY;
berjarak 21,4 km dari Gunung Merapi. Hasil penelian pada kondisi lapangan endapan abu terbang
mempunyai kadar air sebesar 21,320%, berat jenis 2,652. Berat unit basah 1,663 gr/cm 3 dan berat
unit kering 1,444 gr/cm3, termasuk kelompok loose uniform sand. Butiran abu terbang tertahan
saring No.200 fraksi sand 38,7%. Lolos saringan No.200 fraksi silt 61,3%. Atterberg limit menginformasikan nilai liquid limit 24,74%; plastic limit 20,40%; shrinkage limit 28,69% dan plasticity
index 4,34% termasuk slightly plastic, shrinkage ratio SR 1,5 termasuk good soil type. Sesuai
AASHTO classification system of Highway Subgrade materials abu terbang tersebut dalam group
classification A-4 dan silty soils. Berdasarkan chart hubungan plasticity index dan liquid limit abu
terbang termasuk Inorganic silts of low compressibility. Hasil pengujian direct shear test dan unconfined compression test menginformasikan abu terbang termasuk jenis gabungan silts and loose
sand. Effective friction angle Ø 25,9°~35°. Dari hasil pengujian pemadatan optimum moisture content OMC 21,46% dan maximum dry density MDD 1,517 gr/cm3. Satu hal yang penting, setiap
studi lanjutan pemanfaatan abu terbang yang terkait dengan sifat-sifat fisik perlu diselidiki lagi karena sifat-sifat fisik akan berubah tergantung sebaran jarak abu Gunung Merapi.
Kata kunci: fly ash properties, sand, silt.
111
Lulie /Sifat-sifat Fisik Abu Terbang Merapi / JTS, VoL. 11, No. 2, Mei 2012, hlm 111-116
Akar permasalah yang muncul dari abu terbang
yang berasal dari Gunung Merapi ini sebelum
digunakan dalam bidang
geotechnical
engineering perlu dilakukan penelitian terkait
sifat-sifak fisik dari abu terbang (fly ash
properties) yang ada. Untuk mencari sifat-sifak
fisik suatu material di laboratorium mengikut
prosedur rekomendasi dari Lambe (1969),
Bowles (1970), FHWA (2002). Dalam
pemanfaatnya sebagai bahan bangunan
kususnya bahan geoteknikal keteksipilan
(geotechnical engineering). Perlu dipeta sifatsifat fisik abu terbang Gunung Merapi tersebut.
Apakah abu terbang Gunung Merapi dapat
mempunyai nilai tambah sebagai bahan
rekayasa geoteknik.
PENDAHULUAN
Gunung Merapi merupakan sebuah gunung api
yang aktif yang berlokasi di perbatasan antara
Daerah Istimewah Yogyakarta (DIY) dengan
Jawa Tengah, Indonesia. Lokasinya 28 km
sebelah utara dari titik nol (ground zero) Kota
Yogyakarta. Gunung berapi ini sangat aktif di
Indonesia dan meletus secara teratur sejak tahun
1548. Ketinggian Gunung ini 1700 m dari
permukaan air laut. Ribuan penduduk tinggal di
desa-desa berdekatan sekitar Gunung Merapi,
(Wikipedia, 2010).
Letusan eksplosif Gunung Merapi yang terjadi
Senin, Tanggal 24 Nov 2010 pukul 10.03,
meruntuhkan material di puncak gunung sekitar
2 juta meter kubik (m3). Tinggi letusan
mencapai 1,5 kilometer (km) dan membawa
awan panas atu wedhus gembel 4 km ke arah
selatan atau Kali Gendol. Gunung Merapi
meletus mengeluarkan material sekitar 2 (dua)
juta meter kubik yang dimuntahkan.
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini
adalah ingin memetakan sifat-sifat fisik abu
terbang Gunung Merapi. Sifat-sifat fisik abu
terbang (fly ash properties) mencakup antara
lain: kadar air, berat jenis, batas plastis, indeks
plastisitas, batas susut dan faktor susut tanah,
kohesif (cohesion c), sudut gesek (friction angle
Ø), distribusi ukuran butir, dan kepadatan abu
terbang.
Material letusan Gunung Merapi mengandung
bermacam unsur mekanis maupun fisik. Fraksi
ukuran material
yang dikeluarkan juga
berbeda. Material ini baik untuk bahan
bangunan. Salah satu fraksinya seperti abu
terbang. Abu terbang ini dapat digunakan untuk
stabilisasi tanah. Menurut Welsh (1987),
lapisan tanah yang distabilisasi dengan abu
terbang akan meningkatkan daya dukung tanah
yang bermanfaat dalam bidang geotechnical
engineering.
TINJAUAN PUSTAKA
ASTM mendifinisikan pozzolan sebagai
material bersifat alumunium dan silica. Bahan
ini memiliki sedikit atau tidak mempunyai nilai
bersifat semen. Tetapi, dari bentuk yang halus
dan dengan adanya air secara kimia akan
bereaksi dengan calcium hydroxide
pada
temperatur biasa untuk membentuk senyawa
Gambar 1. Letusan eksplosif Gunung Merapi
Gambar 2. Abu terbang Merapi pascaerupsi terlihat
dari satelit milik NASA (foto: Reuters)
112
Lulie /Sifat-sifat Fisik Abu Terbang Merapi / JTS, VoL. 11, No. 2, Mei 2012, hlm 111-116
kesemenan,
sungai yang berhulu di gunung ini. Fenomena
ini mendorong penataan ulang kawasan Merapi.
Abu terbang adalah salah satu sisa yang
dihasilkan dalam pembakaran, dan terdiri dari
partikel yang halus bergerak naik lewat saluran
asap. Abu yang tidak bergerak naik dalam
bentuk bottom ash. Dalam suatu konteks
industri, biasanya abu terbang yang dihasilkan
selama pembakaran batu bara.
Pemanfaatan abu terbang ini merupakan solusi
yang dilakukan untuk mengurangi dampak yang
dihasilkan dari limbah industri dari industri
listrik PLTU Suralaya yang menggunakan
bahan bakar batu bara. Abu terbang merupakan
hasil sampingan dari pembakaran batu bara dari
industri pembangkit listrik. Sifat fisik abu
terbang seperti bentuk, kehalusan, distribusi
ukuran partikel kerapatan dan komposisi
partikel akan mempengaruhi kekuatan beton.
yang
memiliki
sifat-sifat
(Headwaters, 2011).
Umumnya abu terbang ditangkap oleh alat
penangkap
elektrostatis
atau
peralatan
penyaring partikel yang lain sebelum saluran
gas mencapai cerobong statiun tenaga
pembangkar batu bara. Gabungan abu yang
ditangkap dan bersama-sama dengan bottom
ash yang dipindahkan dari dasar tungku disebut
abu batu bara (coal ash). Tergantung pada
sumber dan usaha dari pembakaran batu bara
yang ada.
Hasil penelitian mengenai penambahan abu
terbang dalam campuran beton dapat
mangakibatkan
adukan
beton
tersebut
mempunyai kelekatan yang baik, mengurangi
bleeding, kemudahan pemompaan, adukan
beton di dalam pipa pengecoran, lebih mudah
dalam pengerjaan finishing, dan pada beton
setelah mengeras. Beton tersebut menjadi
memiliki kinerja tinggi khususnya dalam hal
sifat mekaniknya. Beton yang menggunakan
abu terbang mempunyai panas yang terjadi
lebih rendah dari pada beton normal. Tetapi,
pada saat lebih dari 40 jam, panas yang timbul
lebih tinggi, hal ini menunjukan reaksi hidrasi
pada beton abu terbang lebih lambat,
(Gunawan, 2005).
Komponen abu terbang sangat bermacammacam. Tetapi, kebanyaknya abu terbang
mencakup banyak unsur dari silicon dioxide
(SiO2) dan calcium oxide (CaO). Keduanya
unsur ini menjadi unsur yang endemic di dalam
kebanyakan lapisan batu atau karang (rock)
yang mengandung batu bara, (Wikipedia, 2011;
Rinker, 1993; Robinson, 2011).
Edil (2006) mengevaluasi keefektifan kemampuan ikat abu terbang yang berasal dari
hasil pembakaran batu bara pada pembangkit
tenaga listrik pada stabilisasi tanah berbutir
halus yang lunak (soft fine-grained soils). Uji
yang dilakukan mencakup tes California
bearing ratio (CBR) dan resilient modulus (Mr)
dilakukan pada tujuh campuran tanah berbutir
halus yang lunak (enam tanah inorganic dan
satu tanah organic) dan empat tipe abu terbang.
Dua dari abu terbang merupakan abu kualitas
tinggi kelas C (ASTM C 618) yang biasanya
digunakan pada beton PC. Dua abu terbang
yang lain merupakan abu diluar spesifikasi,
berarti tidak dijumpai pada kriteria kelas C atau
kelas F pada ASTM C 618. Tes dilakukan pada
tanah dan campuran abu terbang dengan tanah
pada kandungan air optimum (optimum water
content) pada suatu kondisi standard.
Kebasahan 7% dari kandungan air optimum
(mewakili dari tipe kondisi lapangan daerah
Wisconsin), dan kebasahan 9% sampai 18%
dari kandungan air optimum (mewakili dari
Gambar 3 Photomicrograph dibuat dari Scanning
Electron Microscope (SEM): Fly ash particles at
2,000x magnification
Kompas (2011) melaporkan bahwa skala erupsi
lava Gunung Merapi sejak 26 Oktober hingga
November
2010
merupakan
periode
pengulangan per abad. Muntahan material dari
kepundan gunung berapi tergolong paling aktif
di dunia sekitar 140 juta meter kubik. Jumlah
ini tiga kali lipat daya tampung dam di 15
113
Lulie /Sifat-sifat Fisik Abu Terbang Merapi / JTS, VoL. 11, No. 2, Mei 2012, hlm 111-116
suatu kondisi lapangan yang sangat basah).
Tambahan abu terbang mengakibatkan cukup
besar meningkatkan nilai CBR dan Mr.
METODE PENELITIAN
5.
Data yang dapat dihimpun dalam penelitian ini
mencakup data skunder berupa: artikel, jurnal
yang terkait dengan abu terbang. Sedangkan
data primer akan diperoleh dengan melakukan
survei awal penetapan lokasi di mana akan
diambil abu terbang. Lokasi material abu
terbang ditetapkan diambil dari Dusun
Kentungan, Condong Catur, Depok, Sleman,
DIY; berjarak 21,4 km dari Gunung Merapi.
Sampel tak terusik (undisturbed sample)
diambil secara random di 3 (tiga) titik sedalam
20 cm dari permukaan.
6.
7.
TEMUAN DAN DISKUSI
8.
Pengujian sifat- fisik abu terbang mencakup
pengujian adalah: kadar air (water content),
berat jenis (specific gravity), tekan bebas
(unconfined compression), geser langsung
(direct shear), Atterberg limit (batas cair, batas
plastis, batas susut), distribusi ukuran butir
(grain
size
distribution),
pemadatan
(compaction). Tabel 1 memperlihatkan
rekapitulasi hasil pengujian sifat- fisik abu
terbang.
Selanjutnya hasil analisis yang menarik dari
sifat-sifat fisik abu terbang Gunung Merapi
ditampilkan berikut ini.
1. Kadar air abu terbang w= 21,320%,
menunjukkan bahwa endapan abu terbang
yang diambil di lokasi menpunyai tingkat
kebasahan yang cukup menyerap air.
2. Berat jenis abu terbang G= 2,652, ini
menunjukkan bahwa berat jenis abu terbang
sangat besar.
3. Berat unit kering (dry unit weight d) 1,444
gr/cm3 masuk jenis pasir seragam lepas
(loose uniform sand).
4. Atterberg limit menginformasikan nilai
Liquid Limit (LL) 24,74%; Plastic Limit
(PL) 20,40%; Shrinkage Limit (SL) 28,69%
dan Plasticity Index (PI) 4,34% termasuk
slightly plastic. Angka susut (shrinkage
ratio SR) 1,5 termasuk good soil type. Dari
analisis saringan abu terbang yang lolos
saringan nomer 200 sebesar 61,30%.
Sesuai AASHTO classification system of
Highway Subgrade materials
untuk
material yang lolos saringan nomer 200
sebesar minimum 36%, LL maksimum 40
dan PI masimum 10, abu terbang tersebut
dalam group classification A-4 dan
merupakan tipe biasanya dari material
pilihan yang significant yaitu silty soils.
Berdasarkan chart hubungan plasticity
index dan liquid limit oleh Casagrande
(1932) abu terbang termasuk Inorganic
silts of low compressibility.
Dari analisis saringan abu terbang dan
pengujian hidrometer yang tertahan
saringan nomer 200 diperoleh fraksi pasir
(sand) 38,7% dan lolos saringan nomor 200
sampai ukuran diameter 0.0223 mm berupa
fraksi lanau (silt) 61,3%.
Nilai sudut geser efektif (effective friction
angle Ø) 25,9°~35° dari pengujian direct
shear test dan unconfined compression test
menginformasikan abu terbang termasuk
jenis gabungan silts and loose sand.
Dari hasil pengujian pemadatan diperoleh
kadar air optimum (optimum moisture
content OMC) 21,46% dan kepadatan
kering maksimum (maximum dry density
MDD) 1,517 gr/cm3.
KESIMPULAN
Setelah melewati rangkaian pengujian, data dan
tahap kajian analisis dapat disimpulkan ada
empat hal penting yang terkait dengan sifat-sifat
fisik abu terbang Gunung Merapi.
Kadar air sebesar 21,320% dan berat jenis yang
tinggi sebesar 2,652. Berat unit basah 1,663
gr/cm3 dan berat unit kering 1,444 gr/cm3,
termasuk kelompok pasir seragam lepas (loose
uniform sand).
Dari hasil pengujian analisis saringan abu
terbang
dan
pengujian
hidrometer
menginformasikan fraksi pasir (sand) 38,7%
dan fraksi fraksi lanau (silt) 61,3%. Komposisi
antara sand dab silt sangat tergantung dari jarak
sumber deposit abu terbang. Fraksi sand yang
diameternya lebih besar akan turun turun lebih
cepat. Semakin jauh dari Gunung Merapi
kandung silt akan lebih dominan dari
kandungan sand.
Sesuai AASHTO classification system of
Highway Subgrade materials untuk abu terbang
tersebut dalam group classification A-4
114
Water
content
Specific
gravity
w
G
(%)
21,320
2,652
Weight of volume
d
Penelitian: Sifat-Sifat Fisik Abu Terbang Merapi
Lokasi : Dusun Kentungan, Condong Catur, Depok, Sleman, DIY
Tanggal : 27 Oktober 2011
Unconfined compression
Direct shear
Atterberg limit
Compaction
c value
Ø value
Qu
c value
Ø value
LL
PL
SL
OMC
MDD
gr/cm3
gr/cm3
Kg/cm2
°
Kg/cm2
Kg/cm2
°
%
%
%
%
gr/cm3
1,663
1.444
0,082
35
0,417
0.385
25,9
24,74
20,40
28,69
21,46
1,517
115
Keterangan:
Ø = (62,5° - 45°) x 2 = 35°
Flow Index = 9,29
Plasticity Index PI = LL – PL = 4,34%
Moist unit weight ( )
Dry unit weight ( d )
Effective cohesion ( c )
Effective friction angle ( Ø )
Liquid Limit ( LL )
Plastic Limit ( PL )
Shrinkage Limit (SL)
Optimum moisture content ( OMC )
Maximum dry density ( MDD )
Lulie /Sifat-sifat Fisik Abu Terbang Merapi / JTS, VoL. 11, No. 2, Mei 2012, hlm 111-116
Laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik
Universitas atma Jaya Yogyakarta
Lulie /Sifat-sifat Fisik Abu Terbang Merapi / JTS, VoL. 11, No. 2, Mei 2012, hlm 111-116
dicoba sample pasta abu terbang digiling pada
telapang tangan dan berhasil. Pada telapak
tangan sampel pasta abu terbang tidak lengket
dan berhasil mencapai ukuran diameter 3 mm
dan sample mulai retak-retak.
dan merupakan tipe biasanya dari material
pilihan yang significant yaitu silty soils. Abu
terbang
termasuk Inorganic silts of low
compressibility.
Effective friction angle Ø batas bawah 25,9°
dan batas atas 35°.
DAFTAR PUSTAKA
AASHTO, 1982, AASHTO Materials, Part I,
Specifications, Washington, D.C.
Bowles,J.E., 1970, Engineering Properties of
Soils and Their Measurement, McGrawHill, New York.
Casagrande, A., 1932, Research of Atterberg
Limits of Soils, Public Roads, Vol.13,
No.8, 121-136.
Das, B.M., 2002, Principles of Geotechnical
Engineering, Fifth Edition, Brooks/Cole,
Pasific Grove, CA USA.
Edil, T.B.,2006, Stabilizing Soft Fine-Grained
Soils with Fly Ash, Journal of Materials in
Civil Engineering © ASCE.
Federal Highway Administration (FHWA),
2002, Subsurface Investigation – Geotechnical Site Characterization, No.Publication
FHWA NHI-01-031. U.S. Department of
Transportation, Washington, D.C.
Gunawan, K., et.al., 2005, Perkembangan Pemanfaat Abu Terbang untuk Beton Mutu
Tinggi. Jurnal InovisiTM. vol. 4, No.1.
April 2005.
Headwaters, 2011, Fly Ash-Types and Benefits,
Buletin Number 1, www.flyash.com.
Kompas, 2011, Mengelola Material Merapi,
Artikel Ilmu Pengetahuan dan Teknologi,
Rabu, 19 Januari 2011.
Lambe, T.L.,1969, Soil Testing for Engineering, John Wiley & Sons, New York.
Rinker, 2011, Fly Ash, www.rinkerpipi.com/
Reuters, 2010, Merapi Pascaerupsi Terlihat dari
Satelit Milik NASA.
Welsh, J.P., 1987, Soil Improvement, Geotechnical Special Publication No.12, ASCE,
New York.
Wikipedia, 2010, Mount Merapi in Central
Java, Wikepedia the free Encyclopedia.
Wikipedia, 2011, Fly Ash, Wikepedia the free
Encyclopedia.
Optimum moisture content (OMC)= 21,46%
dan maximum dry density (MDD)=1,517
gr/cm3.
SARAN
Dari pengamatan pengujian dan saat analisis
data sifat-sifat fisik abu terbang Gunung Merapi
ada informasi yang menarik untuk dikaji lebih
komprehensif. Hal yang pertama yang terkait
dengan jarak sumber abu terbang dari Gunung
Merapi dengan sebaran komposisi fraksi sand
dan fraksi silt. Hal kedua saat terjadi kegagalan
melakukan pengujian batas plastis secara
standar sample digiling di atas lempeng kaca.
Selanjunya saran untuk kedua hal di atas dapat
dilihat uraian berikut ini.
Komposisi abu terbang antara fraksi pasir
(sand) 38,7% dan fraksi lanau (silt) 61,3% yang
diambil dari lokasi Dusun Kentungan berjarak
21,4 km ke arah selatan dari Gunung Merapi.
Dari jarak sebaran sangat mempengaruhi
komposisi sand dan silt abu terbang. Semakin
dekat dengan Gunung Berapi berarti kandungan
pasir butir yang lebih besar akan lebih dominan
dari butiran halus silt. Selanjutnya akan
mempengaruhi hasil uji nilai sudut geser efektif
(effective friction angle Ø). Semakin besar
komposisi sand akan mempesar nilai sudut
geser efektif. Perlu diperhatikan setiap studi
lanjut pemanfaatan abu terbang yang terkait
dengan sifat-sifat fisik perlu diselidiki lagi
karena sifat-sifat fisik akan berubah tergantung
sebaran jarak abu merapi.
Pengujian batas plastis abu terbang secara
standar sampel digiling di atas lempeng kaca
selalu gagal. Semua sampel pasta abu terbang
dari percobaan cawan Casagrande yang digiling
lengket pada permukaan kaca. Kemudian
116
ISSN 1411-660X
Jurnal Teknik Sipil adalah wadah informasi bidang Teknik Sipil berupa hasil penelitian, studi
kepustakaan maupun tulisan ilmiah terkait.
DAFTAR ISI
PENGARUH LETAK BEBAN TERHADAP GAYA PRATEGANG TIPE
SEGITIGA PADA MODEL JEMBATAN RANGKA BAJA
Sugeng P. Budio, M Idris Bakhtiar
85 - 94
STUDI KEKUATAN KOLOM PROFIL C DENGAN COR BETON PENGISI BAN
PERKUATAN TRANSVERSAL
Damar Budi Laksono, Haryanto Yoso Wigroho
95 - 102
DRIFT CONTROL DEEP BEAM-TO-DEEP COLUMN SPECIAL MOMENT
FRAMES DENGAN SAMBUTAN RBS
Junaedi Utomo
103 - 110
SIFAT-SIFAT FISIK ABU TERBANG MERAPI
Yohannes Lulie
111 - 116
KERANGKA PENGUKURAN KINERJA SISTEM PENYELENGGARAAN
JALAN TOL MELALUI KERJASAMA PEMERINTAH SWASTA DI INDONESIA
Susy F. Rostiyanti, dkk
117 - 127
INDIKATOR KEBERHASILAN PROYEK PEMBANGUNAN BANGUNAN
GEDUNG YANG DIPENGARUHI FAKTOR INTERNAL SITE MANAGER
Theresia Herni Setiawan, Tomi Ariadi
128 - 134
STUDI SISTEM PENCEGAHAN DAN PENANGGULANGAN KEBAKARAN
PADA PABRIK PEMBUATAN PESAWAT TERBANG
Mohamad Hafidz, Felix Hidayat, Zulkifli Bachtiar Sitompul
135 - 147
INDIKATOR TINGKAT LAYANAN DRAINASE PERKOTAAN
Sih Andayani, Bambang E. Yuwono, Soekrasno
148 - 157
Volume 11, No. 2, April 2012: 111-116
SIFAT-SIFAT FISIK ABU TERBANG MERAPI
Yohannes Lulie
Jurusan Teknik Sipil Fakultas Teknik Universitas Atma Jaya Yogyakarta
Jalan Babarsari No. 44 Bandung
email : yolulie@yahoo.co.id
Abstract: Eruption of Mount Merapi materials contain a variety of mechanical and physical
elements. Size fractions of materials are also different. One such fraction is fly ash material. The
Location of fly ash material was taken from Kentungan Hamlet, Condong Catur, Depok, Sleman,
DIY; is 21.4 kms from Mount Merapi. The results of this research in field conditions, the deposit
of fly ash has a water content of 21.320%, specific gravity 2.652. Wet unit weight of 1.663 gr/cm 3
and dry unit weight of 1.444 gr/cm3, including the uniform loose sand group. Fly ash grains are
retained on No.200 sieve are 38.7% sand fraction, fraction passing the No.200 sieve are 61.3% silt
fraction. Atterberg limits inform the liquid limit 24.74%, plastic limit 20.40%, shrinkage limit
28.69% and plasticity index 4.34% including the slightly plastic, shrinkage ratio SR 1.5 includes
good soil type. According to AASHTO classification system of highway subgrade materials that
fly ash materials in the group classification A-4 and silty soils. Based on the relationship chart
plasticity index and liquid limit of fly ash including inorganic silts of low compressibility. The
results of direct shear tests and unconfined compression test test fly ash inform the sort of
combination of silts and loose sand. Effective friction angle Ø 25.9°~35°. From the results of
compaction testing optimum moisture content OMC 21.46% and maximum dry density MDD
1.517 gr/cm3. An important thing, any further study of the utilization of fly ash associated with the
physical properties need to be investigated again because of the physical properties will change
depending on the distance distribution of the ash of Mount Merapi.
Keywords: fly ash properties, sand, silt.
Abstrak: Material letusan Gunung Merapi mengandung bermacam unsur mekanis maupun fisik.
Fraksi ukuran material yang dikeluarkan juga berbeda. Salah satu fraksinya seperti abu terbang.
Lokasi material abu terbang diambil dari Dusun Kentungan, Condong Catur, Depok, Sleman, DIY;
berjarak 21,4 km dari Gunung Merapi. Hasil penelian pada kondisi lapangan endapan abu terbang
mempunyai kadar air sebesar 21,320%, berat jenis 2,652. Berat unit basah 1,663 gr/cm 3 dan berat
unit kering 1,444 gr/cm3, termasuk kelompok loose uniform sand. Butiran abu terbang tertahan
saring No.200 fraksi sand 38,7%. Lolos saringan No.200 fraksi silt 61,3%. Atterberg limit menginformasikan nilai liquid limit 24,74%; plastic limit 20,40%; shrinkage limit 28,69% dan plasticity
index 4,34% termasuk slightly plastic, shrinkage ratio SR 1,5 termasuk good soil type. Sesuai
AASHTO classification system of Highway Subgrade materials abu terbang tersebut dalam group
classification A-4 dan silty soils. Berdasarkan chart hubungan plasticity index dan liquid limit abu
terbang termasuk Inorganic silts of low compressibility. Hasil pengujian direct shear test dan unconfined compression test menginformasikan abu terbang termasuk jenis gabungan silts and loose
sand. Effective friction angle Ø 25,9°~35°. Dari hasil pengujian pemadatan optimum moisture content OMC 21,46% dan maximum dry density MDD 1,517 gr/cm3. Satu hal yang penting, setiap
studi lanjutan pemanfaatan abu terbang yang terkait dengan sifat-sifat fisik perlu diselidiki lagi karena sifat-sifat fisik akan berubah tergantung sebaran jarak abu Gunung Merapi.
Kata kunci: fly ash properties, sand, silt.
111
Lulie /Sifat-sifat Fisik Abu Terbang Merapi / JTS, VoL. 11, No. 2, Mei 2012, hlm 111-116
Akar permasalah yang muncul dari abu terbang
yang berasal dari Gunung Merapi ini sebelum
digunakan dalam bidang
geotechnical
engineering perlu dilakukan penelitian terkait
sifat-sifak fisik dari abu terbang (fly ash
properties) yang ada. Untuk mencari sifat-sifak
fisik suatu material di laboratorium mengikut
prosedur rekomendasi dari Lambe (1969),
Bowles (1970), FHWA (2002). Dalam
pemanfaatnya sebagai bahan bangunan
kususnya bahan geoteknikal keteksipilan
(geotechnical engineering). Perlu dipeta sifatsifat fisik abu terbang Gunung Merapi tersebut.
Apakah abu terbang Gunung Merapi dapat
mempunyai nilai tambah sebagai bahan
rekayasa geoteknik.
PENDAHULUAN
Gunung Merapi merupakan sebuah gunung api
yang aktif yang berlokasi di perbatasan antara
Daerah Istimewah Yogyakarta (DIY) dengan
Jawa Tengah, Indonesia. Lokasinya 28 km
sebelah utara dari titik nol (ground zero) Kota
Yogyakarta. Gunung berapi ini sangat aktif di
Indonesia dan meletus secara teratur sejak tahun
1548. Ketinggian Gunung ini 1700 m dari
permukaan air laut. Ribuan penduduk tinggal di
desa-desa berdekatan sekitar Gunung Merapi,
(Wikipedia, 2010).
Letusan eksplosif Gunung Merapi yang terjadi
Senin, Tanggal 24 Nov 2010 pukul 10.03,
meruntuhkan material di puncak gunung sekitar
2 juta meter kubik (m3). Tinggi letusan
mencapai 1,5 kilometer (km) dan membawa
awan panas atu wedhus gembel 4 km ke arah
selatan atau Kali Gendol. Gunung Merapi
meletus mengeluarkan material sekitar 2 (dua)
juta meter kubik yang dimuntahkan.
Tujuan yang ingin dicapai dalam penelitian ini
adalah ingin memetakan sifat-sifat fisik abu
terbang Gunung Merapi. Sifat-sifat fisik abu
terbang (fly ash properties) mencakup antara
lain: kadar air, berat jenis, batas plastis, indeks
plastisitas, batas susut dan faktor susut tanah,
kohesif (cohesion c), sudut gesek (friction angle
Ø), distribusi ukuran butir, dan kepadatan abu
terbang.
Material letusan Gunung Merapi mengandung
bermacam unsur mekanis maupun fisik. Fraksi
ukuran material
yang dikeluarkan juga
berbeda. Material ini baik untuk bahan
bangunan. Salah satu fraksinya seperti abu
terbang. Abu terbang ini dapat digunakan untuk
stabilisasi tanah. Menurut Welsh (1987),
lapisan tanah yang distabilisasi dengan abu
terbang akan meningkatkan daya dukung tanah
yang bermanfaat dalam bidang geotechnical
engineering.
TINJAUAN PUSTAKA
ASTM mendifinisikan pozzolan sebagai
material bersifat alumunium dan silica. Bahan
ini memiliki sedikit atau tidak mempunyai nilai
bersifat semen. Tetapi, dari bentuk yang halus
dan dengan adanya air secara kimia akan
bereaksi dengan calcium hydroxide
pada
temperatur biasa untuk membentuk senyawa
Gambar 1. Letusan eksplosif Gunung Merapi
Gambar 2. Abu terbang Merapi pascaerupsi terlihat
dari satelit milik NASA (foto: Reuters)
112
Lulie /Sifat-sifat Fisik Abu Terbang Merapi / JTS, VoL. 11, No. 2, Mei 2012, hlm 111-116
kesemenan,
sungai yang berhulu di gunung ini. Fenomena
ini mendorong penataan ulang kawasan Merapi.
Abu terbang adalah salah satu sisa yang
dihasilkan dalam pembakaran, dan terdiri dari
partikel yang halus bergerak naik lewat saluran
asap. Abu yang tidak bergerak naik dalam
bentuk bottom ash. Dalam suatu konteks
industri, biasanya abu terbang yang dihasilkan
selama pembakaran batu bara.
Pemanfaatan abu terbang ini merupakan solusi
yang dilakukan untuk mengurangi dampak yang
dihasilkan dari limbah industri dari industri
listrik PLTU Suralaya yang menggunakan
bahan bakar batu bara. Abu terbang merupakan
hasil sampingan dari pembakaran batu bara dari
industri pembangkit listrik. Sifat fisik abu
terbang seperti bentuk, kehalusan, distribusi
ukuran partikel kerapatan dan komposisi
partikel akan mempengaruhi kekuatan beton.
yang
memiliki
sifat-sifat
(Headwaters, 2011).
Umumnya abu terbang ditangkap oleh alat
penangkap
elektrostatis
atau
peralatan
penyaring partikel yang lain sebelum saluran
gas mencapai cerobong statiun tenaga
pembangkar batu bara. Gabungan abu yang
ditangkap dan bersama-sama dengan bottom
ash yang dipindahkan dari dasar tungku disebut
abu batu bara (coal ash). Tergantung pada
sumber dan usaha dari pembakaran batu bara
yang ada.
Hasil penelitian mengenai penambahan abu
terbang dalam campuran beton dapat
mangakibatkan
adukan
beton
tersebut
mempunyai kelekatan yang baik, mengurangi
bleeding, kemudahan pemompaan, adukan
beton di dalam pipa pengecoran, lebih mudah
dalam pengerjaan finishing, dan pada beton
setelah mengeras. Beton tersebut menjadi
memiliki kinerja tinggi khususnya dalam hal
sifat mekaniknya. Beton yang menggunakan
abu terbang mempunyai panas yang terjadi
lebih rendah dari pada beton normal. Tetapi,
pada saat lebih dari 40 jam, panas yang timbul
lebih tinggi, hal ini menunjukan reaksi hidrasi
pada beton abu terbang lebih lambat,
(Gunawan, 2005).
Komponen abu terbang sangat bermacammacam. Tetapi, kebanyaknya abu terbang
mencakup banyak unsur dari silicon dioxide
(SiO2) dan calcium oxide (CaO). Keduanya
unsur ini menjadi unsur yang endemic di dalam
kebanyakan lapisan batu atau karang (rock)
yang mengandung batu bara, (Wikipedia, 2011;
Rinker, 1993; Robinson, 2011).
Edil (2006) mengevaluasi keefektifan kemampuan ikat abu terbang yang berasal dari
hasil pembakaran batu bara pada pembangkit
tenaga listrik pada stabilisasi tanah berbutir
halus yang lunak (soft fine-grained soils). Uji
yang dilakukan mencakup tes California
bearing ratio (CBR) dan resilient modulus (Mr)
dilakukan pada tujuh campuran tanah berbutir
halus yang lunak (enam tanah inorganic dan
satu tanah organic) dan empat tipe abu terbang.
Dua dari abu terbang merupakan abu kualitas
tinggi kelas C (ASTM C 618) yang biasanya
digunakan pada beton PC. Dua abu terbang
yang lain merupakan abu diluar spesifikasi,
berarti tidak dijumpai pada kriteria kelas C atau
kelas F pada ASTM C 618. Tes dilakukan pada
tanah dan campuran abu terbang dengan tanah
pada kandungan air optimum (optimum water
content) pada suatu kondisi standard.
Kebasahan 7% dari kandungan air optimum
(mewakili dari tipe kondisi lapangan daerah
Wisconsin), dan kebasahan 9% sampai 18%
dari kandungan air optimum (mewakili dari
Gambar 3 Photomicrograph dibuat dari Scanning
Electron Microscope (SEM): Fly ash particles at
2,000x magnification
Kompas (2011) melaporkan bahwa skala erupsi
lava Gunung Merapi sejak 26 Oktober hingga
November
2010
merupakan
periode
pengulangan per abad. Muntahan material dari
kepundan gunung berapi tergolong paling aktif
di dunia sekitar 140 juta meter kubik. Jumlah
ini tiga kali lipat daya tampung dam di 15
113
Lulie /Sifat-sifat Fisik Abu Terbang Merapi / JTS, VoL. 11, No. 2, Mei 2012, hlm 111-116
suatu kondisi lapangan yang sangat basah).
Tambahan abu terbang mengakibatkan cukup
besar meningkatkan nilai CBR dan Mr.
METODE PENELITIAN
5.
Data yang dapat dihimpun dalam penelitian ini
mencakup data skunder berupa: artikel, jurnal
yang terkait dengan abu terbang. Sedangkan
data primer akan diperoleh dengan melakukan
survei awal penetapan lokasi di mana akan
diambil abu terbang. Lokasi material abu
terbang ditetapkan diambil dari Dusun
Kentungan, Condong Catur, Depok, Sleman,
DIY; berjarak 21,4 km dari Gunung Merapi.
Sampel tak terusik (undisturbed sample)
diambil secara random di 3 (tiga) titik sedalam
20 cm dari permukaan.
6.
7.
TEMUAN DAN DISKUSI
8.
Pengujian sifat- fisik abu terbang mencakup
pengujian adalah: kadar air (water content),
berat jenis (specific gravity), tekan bebas
(unconfined compression), geser langsung
(direct shear), Atterberg limit (batas cair, batas
plastis, batas susut), distribusi ukuran butir
(grain
size
distribution),
pemadatan
(compaction). Tabel 1 memperlihatkan
rekapitulasi hasil pengujian sifat- fisik abu
terbang.
Selanjutnya hasil analisis yang menarik dari
sifat-sifat fisik abu terbang Gunung Merapi
ditampilkan berikut ini.
1. Kadar air abu terbang w= 21,320%,
menunjukkan bahwa endapan abu terbang
yang diambil di lokasi menpunyai tingkat
kebasahan yang cukup menyerap air.
2. Berat jenis abu terbang G= 2,652, ini
menunjukkan bahwa berat jenis abu terbang
sangat besar.
3. Berat unit kering (dry unit weight d) 1,444
gr/cm3 masuk jenis pasir seragam lepas
(loose uniform sand).
4. Atterberg limit menginformasikan nilai
Liquid Limit (LL) 24,74%; Plastic Limit
(PL) 20,40%; Shrinkage Limit (SL) 28,69%
dan Plasticity Index (PI) 4,34% termasuk
slightly plastic. Angka susut (shrinkage
ratio SR) 1,5 termasuk good soil type. Dari
analisis saringan abu terbang yang lolos
saringan nomer 200 sebesar 61,30%.
Sesuai AASHTO classification system of
Highway Subgrade materials
untuk
material yang lolos saringan nomer 200
sebesar minimum 36%, LL maksimum 40
dan PI masimum 10, abu terbang tersebut
dalam group classification A-4 dan
merupakan tipe biasanya dari material
pilihan yang significant yaitu silty soils.
Berdasarkan chart hubungan plasticity
index dan liquid limit oleh Casagrande
(1932) abu terbang termasuk Inorganic
silts of low compressibility.
Dari analisis saringan abu terbang dan
pengujian hidrometer yang tertahan
saringan nomer 200 diperoleh fraksi pasir
(sand) 38,7% dan lolos saringan nomor 200
sampai ukuran diameter 0.0223 mm berupa
fraksi lanau (silt) 61,3%.
Nilai sudut geser efektif (effective friction
angle Ø) 25,9°~35° dari pengujian direct
shear test dan unconfined compression test
menginformasikan abu terbang termasuk
jenis gabungan silts and loose sand.
Dari hasil pengujian pemadatan diperoleh
kadar air optimum (optimum moisture
content OMC) 21,46% dan kepadatan
kering maksimum (maximum dry density
MDD) 1,517 gr/cm3.
KESIMPULAN
Setelah melewati rangkaian pengujian, data dan
tahap kajian analisis dapat disimpulkan ada
empat hal penting yang terkait dengan sifat-sifat
fisik abu terbang Gunung Merapi.
Kadar air sebesar 21,320% dan berat jenis yang
tinggi sebesar 2,652. Berat unit basah 1,663
gr/cm3 dan berat unit kering 1,444 gr/cm3,
termasuk kelompok pasir seragam lepas (loose
uniform sand).
Dari hasil pengujian analisis saringan abu
terbang
dan
pengujian
hidrometer
menginformasikan fraksi pasir (sand) 38,7%
dan fraksi fraksi lanau (silt) 61,3%. Komposisi
antara sand dab silt sangat tergantung dari jarak
sumber deposit abu terbang. Fraksi sand yang
diameternya lebih besar akan turun turun lebih
cepat. Semakin jauh dari Gunung Merapi
kandung silt akan lebih dominan dari
kandungan sand.
Sesuai AASHTO classification system of
Highway Subgrade materials untuk abu terbang
tersebut dalam group classification A-4
114
Water
content
Specific
gravity
w
G
(%)
21,320
2,652
Weight of volume
d
Penelitian: Sifat-Sifat Fisik Abu Terbang Merapi
Lokasi : Dusun Kentungan, Condong Catur, Depok, Sleman, DIY
Tanggal : 27 Oktober 2011
Unconfined compression
Direct shear
Atterberg limit
Compaction
c value
Ø value
Qu
c value
Ø value
LL
PL
SL
OMC
MDD
gr/cm3
gr/cm3
Kg/cm2
°
Kg/cm2
Kg/cm2
°
%
%
%
%
gr/cm3
1,663
1.444
0,082
35
0,417
0.385
25,9
24,74
20,40
28,69
21,46
1,517
115
Keterangan:
Ø = (62,5° - 45°) x 2 = 35°
Flow Index = 9,29
Plasticity Index PI = LL – PL = 4,34%
Moist unit weight ( )
Dry unit weight ( d )
Effective cohesion ( c )
Effective friction angle ( Ø )
Liquid Limit ( LL )
Plastic Limit ( PL )
Shrinkage Limit (SL)
Optimum moisture content ( OMC )
Maximum dry density ( MDD )
Lulie /Sifat-sifat Fisik Abu Terbang Merapi / JTS, VoL. 11, No. 2, Mei 2012, hlm 111-116
Laboratorium Mekanika Tanah
Fakultas Teknik
Universitas atma Jaya Yogyakarta
Lulie /Sifat-sifat Fisik Abu Terbang Merapi / JTS, VoL. 11, No. 2, Mei 2012, hlm 111-116
dicoba sample pasta abu terbang digiling pada
telapang tangan dan berhasil. Pada telapak
tangan sampel pasta abu terbang tidak lengket
dan berhasil mencapai ukuran diameter 3 mm
dan sample mulai retak-retak.
dan merupakan tipe biasanya dari material
pilihan yang significant yaitu silty soils. Abu
terbang
termasuk Inorganic silts of low
compressibility.
Effective friction angle Ø batas bawah 25,9°
dan batas atas 35°.
DAFTAR PUSTAKA
AASHTO, 1982, AASHTO Materials, Part I,
Specifications, Washington, D.C.
Bowles,J.E., 1970, Engineering Properties of
Soils and Their Measurement, McGrawHill, New York.
Casagrande, A., 1932, Research of Atterberg
Limits of Soils, Public Roads, Vol.13,
No.8, 121-136.
Das, B.M., 2002, Principles of Geotechnical
Engineering, Fifth Edition, Brooks/Cole,
Pasific Grove, CA USA.
Edil, T.B.,2006, Stabilizing Soft Fine-Grained
Soils with Fly Ash, Journal of Materials in
Civil Engineering © ASCE.
Federal Highway Administration (FHWA),
2002, Subsurface Investigation – Geotechnical Site Characterization, No.Publication
FHWA NHI-01-031. U.S. Department of
Transportation, Washington, D.C.
Gunawan, K., et.al., 2005, Perkembangan Pemanfaat Abu Terbang untuk Beton Mutu
Tinggi. Jurnal InovisiTM. vol. 4, No.1.
April 2005.
Headwaters, 2011, Fly Ash-Types and Benefits,
Buletin Number 1, www.flyash.com.
Kompas, 2011, Mengelola Material Merapi,
Artikel Ilmu Pengetahuan dan Teknologi,
Rabu, 19 Januari 2011.
Lambe, T.L.,1969, Soil Testing for Engineering, John Wiley & Sons, New York.
Rinker, 2011, Fly Ash, www.rinkerpipi.com/
Reuters, 2010, Merapi Pascaerupsi Terlihat dari
Satelit Milik NASA.
Welsh, J.P., 1987, Soil Improvement, Geotechnical Special Publication No.12, ASCE,
New York.
Wikipedia, 2010, Mount Merapi in Central
Java, Wikepedia the free Encyclopedia.
Wikipedia, 2011, Fly Ash, Wikepedia the free
Encyclopedia.
Optimum moisture content (OMC)= 21,46%
dan maximum dry density (MDD)=1,517
gr/cm3.
SARAN
Dari pengamatan pengujian dan saat analisis
data sifat-sifat fisik abu terbang Gunung Merapi
ada informasi yang menarik untuk dikaji lebih
komprehensif. Hal yang pertama yang terkait
dengan jarak sumber abu terbang dari Gunung
Merapi dengan sebaran komposisi fraksi sand
dan fraksi silt. Hal kedua saat terjadi kegagalan
melakukan pengujian batas plastis secara
standar sample digiling di atas lempeng kaca.
Selanjunya saran untuk kedua hal di atas dapat
dilihat uraian berikut ini.
Komposisi abu terbang antara fraksi pasir
(sand) 38,7% dan fraksi lanau (silt) 61,3% yang
diambil dari lokasi Dusun Kentungan berjarak
21,4 km ke arah selatan dari Gunung Merapi.
Dari jarak sebaran sangat mempengaruhi
komposisi sand dan silt abu terbang. Semakin
dekat dengan Gunung Berapi berarti kandungan
pasir butir yang lebih besar akan lebih dominan
dari butiran halus silt. Selanjutnya akan
mempengaruhi hasil uji nilai sudut geser efektif
(effective friction angle Ø). Semakin besar
komposisi sand akan mempesar nilai sudut
geser efektif. Perlu diperhatikan setiap studi
lanjut pemanfaatan abu terbang yang terkait
dengan sifat-sifat fisik perlu diselidiki lagi
karena sifat-sifat fisik akan berubah tergantung
sebaran jarak abu merapi.
Pengujian batas plastis abu terbang secara
standar sampel digiling di atas lempeng kaca
selalu gagal. Semua sampel pasta abu terbang
dari percobaan cawan Casagrande yang digiling
lengket pada permukaan kaca. Kemudian
116